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《北京科技大学》 2016年
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微气泡/臭氧—三维电极反应器深度处理腈纶废水的研究

郑天龙  
【摘要】:腈纶废水的污染物成分复杂、毒性高、含大量难生物降解物质、可生化性差,某企业采用物化-生化组合处理该废水后出水难以达到国家排放标准。本论文采用微气泡/臭氧-三维电极反应器组合工艺深度处理该企业腈纶废水生化二沉池出水,对组合工艺处理效果、降解动力学及机理进行了深入研究,并对出水水质安全性进行了全面分析。采用微气泡/臭氧反应器处理腈纶废水生化二沉池出水120 min后,其CODcr、NH3-N、TOC和UV254去除率分别达到了34.7%、20.9%、31.7%和42.1%,与常规微孔气泡/臭氧反应器相比,分别提高了24.6、9.0、19.6和34.9个百分点。此外,微气泡/臭氧反应器使处理出水的可生化性提高了2.25倍,而急性生物毒性去除率和烷烃类的有机物平均去除率也分别比常规微孔气泡/臭氧反应器的提高了22.2和30.3个百分点。微气泡/臭氧反应器高效降解有机物得益于其气含率高、臭氧传质效率高、臭氧利用率高、羟基自由基数量多且有负电荷在微气泡表面集聚等因素。采用三维电极反应器间歇处理微气泡/臭氧反应器预处理出水,发现反应器中活性炭吸附和电化学反应之间存在着明显的协同效应。在适宜的工艺条件(电流密度500 A/m2、循环速度5.0 mL/min、活性炭添加量50 g和Cl-浓度1.0 g/L)下,处理出水的CODcr、NH3-N、TOC和UV254分别达到76.6 mg/L、20.1mg/L、42.5mg/L和0.08 Abs/cm,但出水中的急性生物毒性增加。经GC-MS分析表明,其急性生物毒性的升高并不是在电化学氧化过程中形成了毒性更高的有机物,而是由于反应器中生成的活性氯所造成的,并且短寿命的活性氯还可以起到消毒作用,不会对受纳水体的生态环境造成影响。此外,三维电极反应器中污染物的电化学降解过程符合准二级动力学反应方程,污染物的电化学降解主要是通过反应器中产生的电生活性氯(Cl2/ClO-)间接氧化来进行。将微气泡/臭氧-三维电极反应器连续处理系统深度处理腈纶废水生化二沉池出水,处理出水中CODcr和NH3-N的浓度分别为50.6mg/L和12.6 mg/L,该组合工艺不仅可以有效降解废水中的污染物使处理出水达到国家污水综合排放标准(GB 8978-1996)一级标准和行业标准,同时还为完成企业废水处理系统的升级改造提供了科学依据。
【学位授予单位】:北京科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X783.4

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